大阪瓦斯、日立造船等：研发甲烷化技术，以利用二氧化碳合成甲烷

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摘   要：为实现脱碳社会，日本关西地区的企业正广泛进行“甲烷化”的研发，其中，大阪瓦斯株式会社计划利用小型生物气化装置并通过甲烷化技术将CO₂用作压缩天然气车辆的燃料，日立造船株式会社也致力于甲烷化技术的商业化，将进行甲烷制造实验等。

关键字：甲烷化、城市燃气原料、氢气、电解水、可再生能源、小型生物气化装置

为实现脱碳社会，日本关西地区的企业正广泛进行“甲烷化”的研发。“甲烷化”是一种利用二氧化碳（CO₂）来制造城市燃气所需原料的技术，可以抵消燃气燃烧时产生的CO₂，从而将CO₂排放量几乎降低至零。

大阪瓦斯计划将该技术用于2025年的大阪世界博览会（以下简称“大阪世博会”），日立造船计划在2020年代中期前在中国开展相关业务。尽管长期以来，“甲烷化”一直存在成本和技术等方面的课题，但由于脱碳势头的不断增长，“甲烷化”再次被关注。

甲烷化的基本流程是：首先电解水以提取氢气，然后使氢气与CO₂反应生成甲烷。甲烷占城市燃气的原料——液化天然气（LNG）成分的90％。通过CO₂制成天然气原料，可以完全抵消城市燃气燃烧所排放的CO₂。来自太阳能和风能等可再生能源的电能也用于电解水。

大阪瓦斯的第一个目标是将“甲烷化”技术用于大阪世博会。大阪瓦斯的构想是，使用小型生物气化装置将会场内产生的湿垃圾分离为CO₂和沼气，并通过甲烷化技术将CO₂用作压缩天然气（CNG）车辆的燃料。

大阪瓦斯提出将湿垃圾生成沼气时产生的二氧化碳用作压缩天然气（CNG）车辆的构想（生物气化装置）

另外，该公司还在研发另一种技术，以进一步进行技术改良，回收反应时的废热，从而提高转换效率。此外，还将活用燃料电池等技术。

于今年1月上任的大阪瓦斯社长藤原正隆曾在2020年10月的记者招待会上表示，“作为正在制定中的下一期中期经营计划的课题之一，我们非常重视脱碳化。”关于甲烷化，藤原正隆社长还表示，“我们的管道和制造所等基础设施具有很高的经济合理性。虽然研发需要很长时间，但仍想对此进行挑战。”

氢气作为一种脱碳燃料备受关注，但是其需要专用的运输和储存设施，成本是液化天然气的数倍。利用由甲烷化技术生成的甲烷的优点是可以直接利用城市燃气管道和液化天然气运输船等现有设施。

在配制用于甲烷化的催化剂方面具有优势的日立造船也致力于甲烷化技术的商业化。1995年，其与东北大学合作，成功完成了世界上第一个甲烷化实验。甲烷生产需要高温和高压环境，但是日立造船拥有即使在200℃和常压下也能生产甲烷的技术。

日立造船将于2022年开始利用由神奈川县小田原市的垃圾焚烧厂排出的CO₂进行甲烷制造的实验。此外，日立造船还计划于2025年之前，在中国陕西省的工业基地运营世界最大规模的甲烷化设备。

甲烷化的理论是在20世纪初被提出的。但是，在实际应用中，仍然存在如何以低成本确保氢的使用、如何控制反应期间产生的热以及如何使设备小型化等课题。随着全球脱碳技术的飞速发展，作为解决办法之一的甲烷化再次受到关注。

在日本，国际石油开发帝石和日立造船等公司将在位于新潟县长冈市的国际帝石工厂内安装一个甲烷化测试设备，IHI公司也将致力于技术开发。德国奥迪也在其德国工厂中拥有目前世界最大规模的甲烷化设备。尽管如此，设备仍处于实验范围，还无法实现商业化。

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翻译：李释云

审校：李涵、贾陆叶

统稿：李淑珊

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